【研究報告】（自然科学部門）

味覚嗜好性における脳神経活動部位と免疫制御機構との関連解析

乾大阪大学免疫学フロンティア研究センター（現緒言千 珠 子
特任助教

大阪大学大学院歯学研究科助教）て、超高磁場 MRI によるニューロイメージングによる同定を試みた。

「医者を持つより料理人を持て」という西洋のことわざがある。これは食には医を超える力があることを意味している。食べ物をおいしく食べられることは、摂取し実験方法た食物の消化や吸収を促進するだけではなく、全身を活LPS が CTA 獲得後のサッカリン溶液摂取に及ぼす影響性化して免疫力を強化することにもつながると経験的にはじめに、LPS による CTA を動物に獲得させる方法も知られている。したがって、「おいしさ」を感じるこを確立するため、CTA の獲得において適切な LPS の用とは生体にとって重要な意義があると考えられる。この量を調べた。実験動物には C57BL/6N 雄性マウス 10 週

「おいしさ」を構成する要素の一つである「味覚」は、齢を用いた。すべての動物は個別ケージで湿度・温度で食物に含まれる化学物質を受容し、味の認知など中枢で管理された飼育室にて飼育し、実験開始まで水・餌は自の情報処理を介し、「おいしい・まずい」「すき・きらい」

由 摂 取 と し た。CTA に 用 い る 条 件 刺 激（conditionedなどの情動変化を生じさせる。このような情動変化は自stimulus; CS） に は、 サ ッ カ リ ン 溶 液（10 mM

律神経系や内分泌・免疫系にも影響を及ぼす。したがっsaccharin-Na） を 用 い た。 無 条 件 刺 激（unconditionedて、「味覚」は免疫系に関連することが推察される。

stimulus; US） に は、 生 理 食 塩 水（Saline）、LPS（E.

味覚系と免疫系の情報が体内で結びつく証拠として、

coli O111, 0.1, 1, 10 mg/kg）、または塩化リチウム溶液

リポポリサッカリド（Lipopolysaccharide, LPS）による（150 mM LiCl, 体 重 2％） を 用 い、 実 験 動 物 を 5 群

味覚学習の成立に関する知見がある1）。LPS はグラム陰（Saline 群、LPS-low 群、LPS-middle 群、LPS-high 群、性菌の外膜にあり、体内に侵入するとマクロファージをLiCl 群）に分けた。すべての群のマウスに飲水用ボトル活性化させ、インターロイキン-1 などのサイトカインのから蒸留水を摂取することに慣れさせた後、19:00 から放出を引き起こす。その結果、発熱反応が生じる。Bull

18 時間絶水を行い、13:00 に飲水用ボトルを 10 分間呈示

1）

ら は甘味を呈するサッカリン溶液（条件刺激）をラッし、その摂取量を測定した。15:00〜19:00（4 時間）は補トに摂取させた後に LPS（無条件刺激）を腹腔内に投与給のために飲水用ボトルを呈示した。はじめの 3 日間した。一週間後にそのラットに再びサッカリン溶液を呈は、蒸留水を呈示し、4 日目にサッカリン溶液を呈示し示すると、ラットは嫌がって飲まなかった。このようた。サッカリン溶液を 10 分間呈示し、15 分後に US となに、溶液の味覚情報と無条件刺激の薬物効果によって生る薬物が当量となるよう腹腔内投与した。約 1 週間回復

じた体調不良が結びつくことで成立する連合学習を味覚させた後、再び 19:00 から 18 時間絶水し、翌日 13:00 に嫌悪学習（conditioned taste aversion, CTA）という。

サッカリン溶液が入った飲水用ボトルを 10 分間呈示し、1）

上述の Bull らの報告 は、味覚情報は LPS による免疫反その摂取量を測定し、また体重についても、同様の手順応とも結びつきやすいということを示唆している。しかで 5 日間測定した。

しながら、CTA における味覚と免疫との関連において、脳内メカニズムについては不明である。そこで、本研究

薬物投与、および CTA 獲得後のサッカリン溶液またはでは免疫反応を生じさせる LPS による味覚嫌悪学習、蒸留水呈示時の脳機能イメージング

つまり、免疫学習モデルにおいて、CTA 獲得後の味溶

本実験では、はじめに、薬物による脳活動への影響に液の再呈示による嫌悪性反応に関連する脳部位についついて、マンガン造影 MRI 法を用いて検討した。マン1

乾千 珠 子ガン造影 MRI 法は、ニューロンの活性化によって Ca2＋min）の蒸留水を、口腔内カニューレを介して呈示した。

チャネルを通って細胞内に流入する Mn2＋を追跡するこ

2 時間後に補給のために水・餌を 4 時間自由に摂取させとで、神経活動および神経投射経路を直接可視化するこた。この飲水トレーニングを 2 日間行った。3 日目に、とができる。したがって、マンガン造影剤を投与するこ口腔内カニューレを介してサッカリン溶液を呈示し、15とで脳活動を積分値としてマッピングすることが可能と分後に各群それぞれの薬物を腹腔内投与した。約１週間

2, 3）。実験動物には C57BL/6N 雄性マウス 10 週齢をの回復期間後、18 時間絶水を行い、翌日をテスト日と用いた。環境に慣れさせた後、コントロールとして生理した。サッカリン溶液の再呈示、またサッカリン溶液の食 塩 水（Saline）、LPS、 ま た は 塩 化 リ チ ウ ム 溶 液代わりに蒸留水の呈示を行った。その際の行動をビデオ（150 mM LiCl, 体重 2％）を用い、各群の動物にそれぞカメラにて記録した。ビデオ解析では、図 1 に示す行動れの薬物を腹腔内投与した。それぞれの薬物の投与 1 時

パターンを摂取性反応（Ingestive）あるいは嫌悪性反間前に、造影剤として塩化マンガン溶液（MnCl2･4H2O,応（Aversive）について観察を行った4）。サッカリン溶

20 mg/kg）を腹腔内投与した。各群すべての動物は麻液または蒸留水の呈示１時間前に塩化マンガン溶液

酔下（セボフルラン、2.5〜4％）にて、薬物投与 1、2、（MnCl2・4H2O, 20 mg/kg）を腹腔内投与した。MRI 撮

4 時間後に脳幹部を中心に、1.5、3 時間後に前頭部を中像は、先述の方法と同様であった。撮像後、得られた画

心に MRI 撮像を行った。MRI 撮像には、超高磁場 11.7

像において、最後野付近（area postrema, AP）、孤束核

T MRI 装置（11.7 T Bruker BioSpec scanner,付近（nucleus of the solitary tract, NTS）、扁桃体付近

AVANCE 500WB, Ettlingen, Germany）を用いた。撮（amygdala, AMY）
、および視床下部背内側核付近

像条件は、エコー時間；11 ms、繰り返し時間；400 ms、（dorsomedial hypothalamus, DMH）の信号輝度を、画

ス ラ イ ス 厚；0.3 mm、 撮 像 領 域；256×256、 加 算 回像背景の信号輝度の平均値で除法することによって相対数；16 回、撮像シーケンスには Multi Slice Multi Echo値として算出した。

なる法を用いた。
結次に、CTA 獲得後のサッカリン溶液の再呈示により果誘発される脳活動について検討を行った。前述の実験とLPS 濃度が CTA 獲得後の溶液摂取および体重に及ぼす同様に、実験動物には C57BL/6N 雄性マウス 10 週齢を影響用いた。CS としてサッカリン溶液、US として、生理食条件づけの前、および回復期間後 1〜5 日目のサッカ塩水（Saline）、LPS、または塩化リチウム溶液（150 mM

リン溶液の摂取量（体重 10 g あたり）と体重変化を図 2LiCl, 体重 2％）を用い、実験動物を 3 群（CTA-Salineに示す。条件づけ後 Day1 および Day2 で、LPS-middle群、CTA-LiCl 群、または CTA-LPS 群）に分けた。テ群、LPS-high 群、および LiCl 群のサッカリン摂取量は、スト日の行動実験時には、さらに、再呈示溶液としてSaline 群および LPS-low 群より有意に少なく、また条件サッカリン溶液または蒸留水を呈示する群の 2 群に分けづけ前の摂取量と比較しても有意に少なかった。Day3た。飼育環境に慣れさせた後、動物をペントバルビター

でも LPS-middle 群の摂取量は少なかった。体重変化にル（50 mg/kg）により麻酔し、口腔内カニューレを留おいては、LPS-high 群の体重は他群と比較して有意に置する手術を行った。回復後、口腔内カニューレを介し少なかった。統計的な差はないが、Day4 および Day5 にて飲水することに慣れさせるトレーニングを行った。前

おいても LPS-high 群の体重は他群と比べて少ない傾向

述の実験と同様に、18 時間の絶水後、0.8 mL（0.1 mL/にあった。

図1

味覚反応テスト（Grill & Norgren, 1978 を改変）摂取反応（a, b）と嫌悪反応（c, d）の例。a）舌を突き出す、b）前肢をなめる、c）大きく口をあける、d）顎をこすりつける。
2味覚嗜好性における脳神経活動部位と免疫制御機構との関連解析

図2

LPS 濃度の相違による CTA 獲得への影響

A. 条件づけ前（Pre）および条件づけ後（Day1〜5）のサッカリン溶液の摂取量の変化（mL/体重 10 g）。平均値±SEM。B. 条件づけ前（Pre）および条件づけ後（Day1〜5）の体重変化（g）。平均値±SEM。* ＜0.05, ** ＜0.01.

薬物投与による脳活動と CTA 獲得後のサッカリン溶液または蒸留水の呈示による脳活動の比較
図 3 に、Saline、LPS、LiCl を腹腔内投与された個体と、CTA 獲得後にサッカリン溶液を呈示された個体における AP または NTS 領域の活動を描出した代表的なMR 画像を示す。MR 画像上で比較すると、Saline 群のAP または NTS 領域の信号輝度は LPS 群または LiCl 群よりも低かった（図 3A）。一方、CTA の獲得後に、サッカリン溶液を呈示した場合（図 3B）においては、AP ま
たは NTS における信号輝度の上昇は CTA-LPS 群でわずかにみられた。平均値でみると（図 4）、Saline、LPS ま
たは LiCl の腹腔内投与による影響においては、LPS 群とLiCl 群の AP の信号輝度は Saline 群のそれよりも有意に高かった。NTS は AP の信号輝度の上昇の 1 時間後から信号輝度が上昇していた。一方、CTA の獲得後の APまたは NTS における信号輝度の上昇は群または撮像時図3間に関わらず認められなかった。

各群の AP または NTS における脳活動の代表例

A. 薬物投与 1、2 時間後の AP（黄色矢印）および NTS（白色矢頭）付近を含む領域の MR 画像（カラースケールに変換）。B.
CTA 獲得後のサッカリン溶液の再呈示 1、2 時間後の AP および NTS 付近を含む領域の MR 画像。AP, area postrema; NTS,nucleus of the solitary tract.

図 5 に、各薬物投与後の各群の AMY または DMH における信号変化の代表例を示す。LPS 群または LiCl 群の AMY および DMH の信号輝度は、Saline 群のそれよりも高くなる傾向が認められた（図 5A）。一方、CTA
獲得後のサッカリン溶液の再呈示によっても、CTALPS 群、また CTA-LiCl 群の AMY 付近の信号輝度は高のみが Saline 群より高い信号輝度を示した。CTA 獲得かった（図 5B）。また CTA-LPS 群の視床下部付近の信後のサッカリン溶液の再呈示では、CTA-LPS 群および号輝度も高かった（図 5B）。平均値で比較すると（図 6）、

CTA-LiCl 群の信号輝度が CTA-Saline 群より高くなる

LPS 群および LiCl 群の 1.5、3 時間後の AMY の信号輝度傾向がみられた。DMH では、CTA-LPS 群のみの信号は、Saline 群より高かった。DMH においては、LPS 群輝度が他群よりも高かった。サッカリン溶液の代わりに3乾

図4

千 珠 子

各群の AP または NTS における信号強度の相対値の平均値

左図、各薬物（Saline, LPS, または LiCl）の腹腔内投与 1、2、4 時間後における信号輝度の相対値の平均値±SEM。中央図、CTA 獲得後のサッカリン溶液再呈示 1、2、4 時間後における信号輝度の相対値の平均値±SEM。右図、CTA 獲得後の DW 呈示 1、2、4 時間後における信号輝度の相対値の平均値±SEM。* ＜0.05.

図5

各群の AMY または DMH における脳活動の代表例

A. 薬物投与 1.5、3 時間後の MR 画像（カラースケールに変換）。B. CTA 獲得後のサッカリン溶液の再呈示 1.5、3 時間後の MR 画像。
DMH 付近を黄色矢印、AMY 領域を白色矢頭で示す。DMH, dorsomedial hypothalamus; AMY, amygdala.

DW で刺激した場合には、どの群においても AMY また実験では、LPS 投与後の最後野の活動は、投与１時間後は DMH での信号輝度の上昇は認められなかった。

から 4 時間後まで長時間にわたって強い信号変化がみられた。また、孤束核においても LPS 投与 2 時間後から 4考

察時間後にわたって強い活動がみられた。最後野と比べ、本研究から、LPS を用いた CTA 獲得後の味覚刺激に１時間遅れて NTS での活動に変化が見られた。このこよる嫌悪性反応、つまり、味覚と免疫反応が結びついたとは、孤束核が最後野からの神経連絡を受けること、ま免疫学習モデルに関連する脳部位は、マンガン造影

た薬物の腹腔内投与後に腹痛など消化管から迷走神経をMRI 法を用いた検討から、扁桃体または視床下部背内介した入力も受け、複雑な入力やタイムラグが影響した側核を含む領域であることが明らかとなった。のかもしれない。最後野は解剖学的に血液脳関門を持たず、血液および脳脊髄液中の代謝物質、ホルモン、またLPS が脳活動にどのような影響を及ぼすかを検証した
4

味覚嗜好性における脳神経活動部位と免疫制御機構との関連解析

図6

各群の AMY または DMH における信号強度の相対値の平均値

左図、各薬物（Saline, LPS, または LiCl）の腹腔内投与 1.5、3 時間後における信号輝度の相対値の平均値±SEM。中央図、CTA 獲得後のサッカリン溶液再呈示 1.5、3 時間後における信号輝度の相対値の平均値±SEM。右図、CTA 獲得後の DW 呈示 1.5、3 時間後における信号輝度の相対値の平均値±SEM。* <0.05.

薬物や細菌など様々な物質を受容する部位5）であり、脳析が必要である。

内への情報伝達の要となっている。一方、CTA 獲得後

視床下部背内側核を含む領域の活動については、LPSのサッカリン溶液の再呈示では、最後野および孤束核のによる CTA 獲得後の味覚刺激による嫌悪性反応時にの活動はみられなかった。これらのことから、薬物投与にみ認められ、この免疫学習モデルにおいて特異的に働くよる最後野や孤束核の活動は薬物の血液を介する受容に部位であることが明らかとなった。視床下部は体温制御より活動が活発になるが、CTA 獲得後の味溶液の再呈に関連することで知られており、本実験の結果との関連示においては薬物の関与は直接ないため、最後野およびの可能性もあると考えられる。本実験では、視床下部背孤束核の活動はみられなかったものと考えられる。ま

内側核を含む領域の活動と行動変化との関連性は明らか

た、LPS の投与により、最後野また孤束核の他、扁桃体となっていないが、LiCl による条件づけでは床に顎をこまた視床下部背内側核付近においても信号輝度が高くみすりつける、また口を大きく開けるなどの嫌悪性行動がられた。これらの部位の活動は、対照実験として用いた多く見られたのに対し、LPS による条件づけ後のサッカ塩化リチウムの投与の場合よりも強くみられたため、リン溶液の再呈示には、これらの行動とは別に前肢を震LPS は脳全体の神経活動を強く誘発する効果があるものわす行動が多くみられた。前肢を震わす行動は嫌悪性行と考えられる。

動の一つであるが、今後このような行動の相違について

LPS 投与による脳活動の変化と同様に、LPS によるも検討を行い、食行動において重要な機能である味覚嗜CTA 獲得後のサッカリン溶液の再呈示によっても、扁好性と免疫系との関わりについてさらに検討を進めた

桃体また視床下部背内側核を含む部位の働きが認められい。

た。サッカリン溶液の代わりに蒸留水を呈示してもそれ要らの部位の活動はみとめられなかったことから、サッカ

約リン溶液に特異的に活動を生じていたと考えられる。扁

食べ物のおいしさが免疫力に影響を及ぼすことを科学

桃体の活動においては、塩化リチウムを US とした CTA的に実証することを目指す。おいしさの重要な要因であ獲得後のサッカリン溶液の再呈示によっても認められたる味覚嗜好性には脳が深く関与している。一方で、脳はことから、CTA 獲得に共通して関与する脳部位である免疫機能の制御を行っている。そこで、脳内で味覚情報と考えられる。扁桃体は解剖学的に多くの亜核によってが処理されることで免疫系が活動すると想定した。動物構成されており、それぞれ機能が異なることが知られてに味溶液を摂取させた後で免疫反応を引き起こす LPSいる。その一部である扁桃体基底外側核は、破壊実験、を投与すると、脳内での味覚情報処理と免疫反応が結び電気生理学的実験などから味覚嫌悪学習における記憶のつ き、 動 物 は そ の 味 を 嫌 う よ う に な る（conditioned6）保持に関連していると考えられている 。しかし、扁桃

taste aversion, CTA; 味覚嫌悪学習）。本研究では、こ体基底外側核以外の扁桃体の亜核ではそのような効果はの現象のメカニズムを行動、脳活動、免疫機能の観点かないという。今後さらに扁桃体を亜核にわけた詳細な解ら調べ、味覚嗜好性と免疫系の関係を明らかにすること
5乾千 珠 子を目的とし、LPS による CTA 獲得後に甘味溶液（サッ水または塩化リチウムではその部位で強い活動は見られカリン溶液）が再び呈示され、不味いと感じた時に活動なかったことから、LPS による CTA 獲得において特異する脳部位を、マンガン造影 MRI 法を用いて同定する的に働く部位であることが明らかとなった。

ことを計画した。はじめに、LPS による CTA を動物に謝獲得させる方法を確立するため、CTA 獲得において適辞

切 な LPS の 濃 度 を 調 べ た。 高 濃 度 の LPS（10 mg/kg）

本研究によって、免疫反応に関連した味覚嫌悪学習の投与により、投与前と比較し体重が減少した。また、獲得後の味の想起によって働く脳活動部位を同定するこサッカリン溶液を再呈示したところ、摂取量は有意に減とができました。本研究に対して助成を賜りました公益

少した。中濃度 LPS（1 mg/kg）でもサッカリン溶液の財団法人三島海雲記念財団に心より感謝申し上げます。

摂取量の減少は認められたが、体重減少は認められな文かった。さらに低濃度の LPS（0.1 mg/kg）では、体重もサッカリン溶液の摂取にも影響はみられなかった。こ献

1） D. F. Bull, et al.:1991.
2） C. Inui-Yamamoto, et al.:2010.
3） T. Inui, et al.:
2013.
4） H. J. Grill, R. Norgren:5） M. S. Corinne, et al.:
6） T. Yamamoto, et al.:のことから、LPS 投与後に体重減少がなく、再呈示された味溶液に対して摂取量が減少し、嫌悪性行動が観察された濃度の LPS（1 mg/kg）を用いて CTA 獲得後の脳神経活動の同定を行った。その結果、LPS による CTA獲得後の想起過程において、視床下部背内側核を含む部位の働きが認められた。対照実験として用いた生理食塩

6, 49（6）, 1229–1233,, 167, 199–204,, 106, 210–220,, 143, 263–279, 1978.
, 105, 151–160, 2012.
, 22（1）,31–49, 1995.